Modelação de AFM Cantilever

A microscopia de força atómica (AFM) pode ser utilizada para a caracterização de superfícies atómicas e de nanoescala, tanto em ambientes aéreos como líquidos. O AFM é basicamente utilizado para medir as propriedades mecânicas, químicas e biológicas da amostra em investigação. O AFM contém basicamente uma microcantilever de base com ponta nano, juntamente com um circuito de detecção para a digitalização de imagens. A concepção e análise destes microcantilevers é uma tarefa desafiante na prática em tempo real. No presente trabalho, é considerada a concepção e análise dinâmica de microcantilevers rectangulares em modo tapping com efeito de ponta-massa. As simulações por computador são realizadas tanto com modelos de parâmetros de parâmetros agrupados como distribuídos. As forças interatómicas entre a massa da ponta nano e as superfícies do substrato são tratadas utilizando o modelo Lennard Jones (LJ) e o modelo DMT. As equações de movimento são derivadas para ambos os modelos de parâmetros de um grau de liberdade de compressão com amortecimento de película e modelo de parâmetros distribuídos sob a excitação harmónica de base. Também a não linearidade do cantilever é investigada, considerando a rigidez cúbica. O modelo de parâmetro distribuído é simplificado com uma aproximação de modo utilizando o esquema de Galerkin.